跑流体仿真,很多人以为装个Fluent就够了,其实远远不够。Fluent说到底只是个求解器,它干的活是拿到几何模型之后,在上面算流体力学的方程。但在它开始算之前,前面还有一堆准备工作要做,缺了哪一步都跑不起来。
一、几何建模
所有仿真的第一步,都是先有一个几何模型。不管你后面要算层流、湍流、多相流还是燃烧反应,全都得在这个几何模型里跑。模型不对,后面算得再漂亮也是白搭。
几何模型分二维和三维两种。不过说句实话,在Fluent里根本不存在真正的二维——哪怕你建的是个二维平面,Fluent也会默认给它一个深度(depth),本质上还是三维计算。所以严格来说,所有模型都是三维的,只不过有些在一个方向上很薄,可以简化处理。
模型建好之后,下一步就是画网格。对于比较简单的模型,比如二维矩形、三维方块、圆柱绕流这种,可以直接用ANSYS软件包里的ICEM CFD来搞定。ICEM是个专业的网格划分软件,画网格确实强,但建模功能就比较拉胯了,用起来很别扭,只适合那种特别简单的几何形状。如果模型稍微复杂一点,ICEM建起来就费劲了。
这时候就该用另一个工具了——Workbench里自带的Geometry模块。这个是ANSYS专门拿来建模的,不管二维还是三维都能建,功能比ICEM强出一大截。复杂的零件、装配体、带曲面的结构,用Geometry来建要顺手得多。建完之后,直接在Workbench里接着画网格、设边界条件、进Fluent求解,整个流程串在一起,效率高不少。
所以说,Fluent只是最后算账的那一步,前面建模、画网格这些活,得靠别的工具配合着来。

ANSYS Workbench界面

Geometry软件界面
除了ANSYS软件包提供的建模软件,还支持导入其他软件构建的几何模型。比较常用的建模软件有CAD、Solidworks等,当然还有很多其他的软件,无论是哪种软件建模,只要满足可以导入画网格软件中的即可。
总的来说,对于建模,一般直接使用Workbench中的Geometry就可以了,它可以在workbench中直接与其他的软件相关联,比较方便。
二、网格划分
网格划分:建模之后,需要做的事情是把模型导入软件画网格,最早的画网格软件比较著名是Gambit,但是这个软件比较古老,现在不那么流行了,用的人比较少。ANSYS软件包中自带了两个专门用于画网格的软件,分别是上面提到的ICEM CFD和Meshing。ICEM CFD最突出的优点是可以画结构化网格,这种网格一般生成速度快,质量好,但是难度比较大。Meshing可以在workbench中打开,用它来画的网格都是非结构化网格,相比较结构化网格来说更加容易上手一些,对于较为复杂的模型,划分网格也比较简单。

ICEM CFD软件界面
两种软件各有利弊, 推荐ICEM CFD和Meshing都学习一下。Gambit软件已经不再更新了,可以不用学习。
三、后处理
后处理:将网格导入Fluent进行计算后,需要对计算结果进行后处理。Fluent本身就可以进行一部分的后处理,但是能够达到的效果有限,而且不够美观。ANSYS软件包提供了专门用于后处理的软件——CFD-POST。使用这个软件时,需要从Fluent中导出数据,或者直接在Workbench中将CFD-POST与Fluent进行关联。CFD-POST后处理功能很强大,基本可以满足需要。

CFD-POST软件界面
四、数据分析
数据分析:如果已经从Fluent中导出了数据,或者已经通过实验等其他方法生成了数据,需要对数据进行处理画图,这里推荐一款软件——Origin,这是一款专门用于处理数据的软件,有非常强大的功能。
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